低透气性煤层深孔聚能爆破增透技术及实践

针对松树镇煤矿低透气性煤层瓦斯抽采率低的问题,在矿井瓦斯地质研究基础上,分析了聚能爆破煤体致裂机理,将爆破裂隙划分为粉碎区、裂隙发育区和裂隙扩展区,同时对爆破钻孔、装药及封孔工艺进行了设计,并现场应用了深孔聚能爆破增透技术。结果表明,聚能爆破后抽采钻孔平均瓦斯浓度是爆破前的1.70～3.21倍,爆破影响区平均瓦斯体积分数均值为11.26%,是非影响区的2.21倍,而且装药长度越大,爆破增透效果越显著。     

深孔预裂爆破在高瓦斯特厚煤层回采中的应用

针对高瓦斯低透气性特厚煤层回采期间瓦斯涌出量大,抽放率不高的问题,采用深孔预裂爆破强化预抽瓦斯措施,研究了钻孔工艺参数对低透气性特厚煤层的影响.试验结果表明,利用专门的爆破巷道,向煤体打扇形钻孔,装药爆破,在爆压作用下产生破裂和松动,使钻孔周围的煤体沿径向由内向外形成破碎圈、松动圈和裂隙圈,增大煤层的透气性系数,从而提高低透气性特厚煤层的瓦斯预抽率.通过对铜川矿务局下石节煤矿215综放工作面采取深孔预裂爆破强化预抽措施,使工作面瓦斯抽放率提高了10%以上,降低了回采工作面生产期间的安全隐患,为以后的瓦斯治理工作提供了参考.     

深孔聚能爆破增透技术在突出煤层中的应用研究

为有效提高低透气性煤层的瓦斯抽采率,根据深孔聚能爆破煤体致裂增透机理,结合平煤股份十矿瓦斯地质、开拓开采等实际条件,考察了聚能爆破的布孔方式、装药量、爆破次数对煤层透气性的影响。现场试验表明,深孔聚能爆破后煤层瓦斯抽采效果提升显著,为低透气性煤层降低突出危险性提供一种新途径。     

深孔松动控制爆破卸压增透理论与实践

针对义马煤业集团义安矿高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽放困难等情况,进行了深孔松动控制爆破卸压增透理论分析和工程实践。深孔松动控制爆破卸压增透技术是利用煤层瓦斯压力、炸药爆炸产生的能量及控制孔的导向和补偿作用使煤体原有裂隙得以扩展并产生新的裂隙,释放应力和瓦斯压力并起到卸压增透效果,从而达到提高煤层透气性和抽放效果的目的。工程实践结果表明:深孔松动控制爆破后,各项参数和指标有明显变化,钻孔间距和抽放流量平均提高3～5倍,最大的增大倍数为19倍,钻孔有效影响范围内瓦斯预抽率提高2～3倍。     

综采工作面深孔松动爆破配合浅孔抽放技术研究

为了解决高瓦斯低透气性突出煤层综采工作面的防突和瓦斯超限问题,鹤煤六矿在21431工作面进行深孔松动爆破抽放技术试验。该技术增大了煤体裂隙和煤层透气性,扩大了抽放钻孔的影响范围,提高了工作面瓦斯抽采量,减少了钻孔的施工时间和瓦斯抽放时间,钻孔工程量减少一半,瓦斯治理效果明显,经济技术效果显著。     

煤层深孔聚能爆破致裂增透工艺研究

针对低透气性煤层瓦斯抽放率低问题,将聚能爆破技术应用于煤层增透中,制定了聚能爆破增透工艺,并将增透工艺分为选址、打钻、装药、封孔、引爆5个步骤.在深孔聚能爆破致裂机理研究的基础上,进一步分析了煤层深孔爆破影响半径及其与装药不耦合系数的关系.以郑州大平煤矿13091工作面为例,对煤层深孔聚能爆破增透瓦斯抽放工艺技术可行性进行了验证.     

深孔松动爆破技术在“两高一低”突出煤层工作面中的应用

为了解决“两高一低”（高瓦斯含量、高瓦斯压力、低透气性）突出煤层综采工作面的防突和瓦斯超限问题,新田煤矿在1402工作面下部硬煤进行深孔松动爆破抽放技术试验。该技术的应用增大了煤体裂隙和煤层透气性,扩大了抽放钻孔的影响范围,提高了工作面瓦斯抽采量,减少了钻孔的施工时间和瓦斯抽放时间,钻孔工程量减少了一半,瓦斯治理效果明显,经济技术效果显著。     

基于深孔控制预裂爆破技术的松软厚煤层瓦斯抽采效果考察

在松软、低透气性突出厚煤层中开展深孔控制预裂爆破技术试验与研究,通过合理选择快速装药、封孔与爆破工艺,使爆破试验区域内的煤体产生卸压与大量次生裂隙,有效的缓解了应力集中,煤层透气性系数大幅度增加。通过抽采控制钻孔附近煤体的瓦斯,使瓦斯含量明显下降,瓦斯预抽率较普通法抽采钻孔成倍提高,切实提高了瓦斯抽采效果。     

本煤层瓦斯抽放效果研究

瓦斯抽放在我国一直以来都是行之有效的瓦斯治理手段,按照瓦斯来源可以分为本煤层抽放瓦斯和邻近层抽放瓦斯,但本煤层抽放瓦斯方法在透气性低的煤层效果并不理想。根据现场试验和理论分析,针对低透气性煤层,认为采用交叉钻孔预抽瓦斯前对煤体实施深孔控制预裂爆破可更好地提高本煤层瓦斯抽放效果。     

低透气性煤层深孔聚能水压爆破增透瓦斯抽采技术

针对高瓦斯低透气性煤层抽采率低、普通深孔爆破效果差的技术难题,提出了深孔聚能水压爆破增透技术,分析了深孔聚能水压爆破增透的4个关键技术:钻孔定向保直钻进、超长距离输药、双液浆固结封孔和双雷管双导爆索正向起爆。在东保卫煤矿41煤层的现场试验表明:深孔聚能水压爆破与普通深孔爆破相比,煤层透气性系数增大了4倍,瓦斯抽采率提高了15%,瓦斯压力由1.28~2.12 MPa下降到0.47~0.63 MPa,煤层瓦斯含量减少为4.8~5.8 m3/t,工作面推进度提高了45%,为提高低透气性煤层的瓦斯抽采率提供了有效的技术途径。     

定向长钻孔水力压裂增渗技术预抽煤巷条带瓦斯的应用研究

为提高低渗、高瓦斯突出煤层煤巷条带瓦斯抽采效率,实现低渗、突出煤层煤巷条带瓦斯的快速有效治理,在2130煤矿4号煤层24223运输巷开展了井下定向长钻孔水力压裂增渗技术试验研究。试验结果表明,试验区内4号煤层水力压裂影响半径为30 m,煤层透气性提高了4.59倍,缩短了瓦斯抽采时间,提高了瓦斯抽采效果。     

煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔爆破中的研究与应用

针对高瓦斯低透气性煤层,从理论上探讨了煤矿瓦斯抽采水胶药柱在煤层深孔中爆破时,炸药爆炸冲击波初始峰值压力和传播到孔壁处的入射压力以及孔壁煤面上的透射冲击压力。建立了炮孔周围煤体中的动态应力场,分析了爆源区径向裂隙区的形成和扩展半径。最后将裂隙区半径应用于煤层爆破孔和抽采孔布置参数设计,提出了高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破孔和瓦斯抽采孔的合理间距,并进行工程实践。结果表明该方法为高瓦斯低透气性煤层增透,进而为解决煤层瓦斯抽采提供了一条有效的解决方案。     

高压水射流技术在低透气性松软煤层瓦斯抽放中的实验研究

针对低透气性松软煤层中瓦斯抽放效率低的问题,采用高压水射流技术在煤层中进行了增加煤层透气性的实验。实验采用在钻场瓦斯抽放钻孔中进行高压水射流割缝的措施,把煤体割缝破碎后,进行封孔抽放。实验结果表明这个措施能有效提高瓦斯抽放效率,提高煤层的透气性,使抽放后煤体残存瓦斯量降得更低,也减少了瓦斯灾害事故的发生概率     

高瓦斯低渗透煤层冲孔造穴卸压增透技术及装备应用

针对我国高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采困难、极易导致煤与瓦斯突出的现状,分析了现有煤层瓦斯抽采的各种技术措施,研究了冲孔造穴的卸压增透原理,指出冲孔造穴是实现高瓦斯低透气性煤层卸荷增透的关键技术,并对我国水力冲孔造穴技术装备的研发进展进行了系统总结分析。在寺家庄煤矿和平煤八矿开展典型现场试验结果表明,采用目前广泛应用的煤层水力钻冲一体化装备和煤层机械扩孔一体化装备能够高效进行高瓦斯煤层扩孔造穴,降低煤层钻孔施工量,提高煤层透气性系数23.9倍以上,提高钻孔瓦斯抽采浓度和纯量在2倍以上。     

气相压裂增透技术强化煤层瓦斯抽采效果的研究

针对高瓦斯低透煤层瓦斯抽采效果差、抽采成本高、抽采时间长等问题,通过应用气相压裂增透技术来强化煤层的瓦斯抽采效果,实验和现场测试分析压裂前后煤样的孔隙裂隙基本参数变化情况,明确增透强化的机理。结果表明:气相压裂煤层孔容和比表面积均以大孔为主;在不同吸附平衡压力和粒径下,压裂煤层的扩散系数随着时间的延长减小的幅度存在差异;气相压裂后煤层孔隙裂隙基本参数都呈现增大的趋势,有利于缩短瓦斯扩散路径,提高瓦斯扩散系数;气相压裂后,钻孔有效抽采半径、煤层透气性系数和渗透率分别提高了2.1~4.3倍、54~96倍和7.54~30.40倍,从而判定压裂煤层由原始难抽采煤层转化为易抽采煤层,气相压裂增透强化瓦斯抽采效果明显。     

碎软低渗高突煤层井下长钻孔整体水力压裂增透工程实践

针对阳泉矿区碎软低渗高突煤层开展了井下长钻孔整体水力压裂增透技术的工程试验研究,工程实现了井下一次性整体压裂煤孔段长度达307 m,单孔注入水量达1 510 m3,最大注水压力达26.09 MPa。效果检测表明钻孔压裂影响半径最大达58 m,压裂后煤层透气性系数提高了2.67倍,百米钻孔瓦斯流量衰减系数降低了55%,230 d内钻孔日抽采纯甲烷1 395~2 810 m~3,平均2 173 m~3,钻孔累计抽采纯甲烷50.86×10~4m~3,抽采瓦斯浓度为49.38%~83.70%,平均64.31%。分析认为:水力压裂能改善煤层裂隙和孔隙的连通性、降低煤层有效应力、提高煤层渗透率,注水能促进煤层瓦斯从吸附态向游离态转化,是煤层压裂后钻孔高效抽采瓦斯的关键,依据填砂堵缝压裂技术原理提出了碎软低渗煤层长钻孔整体水力压裂煤层裂隙开启、扩展和延伸机制。工程试验成果及认识可为井下长钻孔整体水力压裂增透高效抽采瓦斯提供借鉴。     

穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术研究与应用

为了解决高瓦斯突出煤层巷道掘进过程中的煤与瓦斯突出问题,开发了将钻机钻进与射流割缝技术有机结合的穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术。采用数值模拟的方法对比分析了钻孔和射流缝槽卸压效果,研究结果表明:割缝卸压比单纯钻孔卸压要优越很多,割缝缝槽破坏了钻孔周围的"瓶颈效应",多个割缝钻孔形成的裂隙相互导通,煤体透气性增大,促进瓦斯释放。工业性试验结果表明本卸压增透技术效果明显,瓦斯抽采流量、煤体扰动体积都有较大幅度增加,提高了瓦斯抽采效率。     

顺层深孔预裂爆破瓦斯预抽的试验研究

高瓦斯低透性煤层的瓦斯抽放,一直是煤矿安全生产过程中的重大技术难题。通过深孔预裂爆破强化预抽高低透性煤层瓦斯的效果考察与分析,讨论了爆破影响半径、煤层瓦斯抽放率等内容。生产实践检验,顺层深孔预裂爆破达到了快速抽放、预防突出、保障安全生产的目的。     

三软难抽煤层底抽巷抽采方法及效果研究

郑州矿区三软煤层属于低透气性难抽煤层,通过采用穿层钻孔高压水力冲孔增透卸压的方法,释放煤层瓦斯压力,提高煤体透气性,研究了抽采钻孔的封孔方法、分析了高压水力冲孔增透区域的瓦斯抽采效果及其参数,提高了煤体瓦斯预抽效果,解决了矿井煤层透气性差、瓦斯抽放效率低、钻孔工程量大的难题,最终形成一套适合矿井自身条件的穿层钻孔高压水力冲孔卸压增透技术,可为矿井的区域瓦斯治理提供技术支持。     

“三软”突出煤层穿层钻孔水力压裂增透抽采瓦斯技术研究

告成煤矿为煤与瓦斯突出矿井,其主采二1煤层为突出煤层,且较难抽放。为有效解决低透气性突出煤层瓦斯治理难题,开展了穿层钻孔水力压裂增透抽采瓦斯技术研究。研究表明:穿层钻孔水力压裂可显著提高煤层透气性,并使瓦斯抽采浓度及纯量大大增加,有效解决了低透气性煤层瓦斯难以抽采的问题,可作为高瓦斯矿井、突出矿井瓦斯治理的常规手段之一。